스테로이드 유도기작에 의한 애기장대 배주발달에서 BEL1 의 기능 분석

Analysis of BEL1 Function in Arabidopsis Ovule Development using a steroid induction system

  애기장대 (Arabidopsis thaliana)의 방사대칭형 배주원기는 초기배반조직에서 자라기 시작하여 proximal, 중앙, distal 부위로 구분되었고 배주원기의 중앙부위의 원형조직으로부터 내주피가 형성되었고 이어 외주피가 형성되었다. 외주피의 형성은 처음에는 배주의 배축면(abaxial) 쪽에서 다음에는 향축면(adaxial)쪽까지 이어져 주심과 내주피를 덮었다. 외주피는 배주원기의 배축면 쪽의 형성에 주로 참여하여 비대칭적으로 자랐다.   배주발달에서 높게 발현되는 BELL 단백질의 기능을 조사하기 위해 스테로이드에 의해 유도되는 BEL1::GR 벡터를 구성하였고 암컷불임이고 주피형성이 되지 않는 bel 돌연변이에 삽입하여 배주발달에서 전사활성의 시기와 양을 조절을 조사하였다. Kanamycin 배지에서 야생형으로부터 35S::BEL1::GR 형질전환system을 이용하여 20개의 형질전환체와 bel 돌연변이에서 36 계통의 형질전환체를 선발하였고 이들 표현형은 야생형과 큰 차이를 보이지 않아 BEL1 활성이 전사후 조절에 기인하는 것으로 생각된다. DEX를 처리한 35S::BELL::GR bel 형질전환체는 임성을 회복하여 종자를 형성하였고 이는 BELL-GR-DEX로 결합되어 핵 내로 이동시켜 이동한 BELL의 활성에 의해 배주발달 후기에서 배축면 주피의 형성을 촉진하여 주심을 덮는 것으로 판단된다.   이상의 결과로부터 초기배주 원기는 3부분, distal, 중앙, proximal으로 발달되고 이시기에서 BELL 기능은 배주 내 극성을 유지하여 주피 분화를 촉진하는 것으로 추정된다.

  As radically symmetrical ovule primordia grew, three distinct proximal-distal pattern elements were formed in Arabidopsis ovule development. The inner integument initiated from a ring of tissue in the central pattern element of each primordium. This was closely followed by initiation of the outer integument, first on the abaxial side of the ovule and next on the adaxial side of the ovule. The outer integument covered both the nucellus and inner integument. The outer integument grew asymmetrically, favouring the abaxial side of the ovule primordium.   To further examine the role of BEL1 homeodomain protein highly expressed in developing ovules, We constructed a steroid-inducible BEL1 :: GR fusion protein to control the amount and timing of the transcription factor activity in developing bel mutant ovules which were female-sterile and failed to form integuments. Twenty transformants from wild-type plants were selected on kanamycin plates. Induction of ectopic BEL1 activity in wild-type plants caused no obvious phenotype. We also made 35S::BEL1::GR transgene plants from the bel mutant plants and found that there was no obvious phenotype in thirty six bell transformant lines.   DEX spraying-treatment on the inflorescences of the 35S::BEL1::GR bel transgene plants complemented and rescued the bell infertility and these transgene plants gave the siliques with seeds. Induction of BEL1 activity late in ovule development promoted the formation of abaxialized integuments.   We suggest the BEL1 function in ovule development that BEL1 establishes and maintains polarity in the ovule, and promotes the integument differentiation.